广州地铁4号线直线电机车辆

都市快轨交通 第19卷第1期2006年2月

机电工程

URBAN RAPI D RA I L TRANS I T

广州地铁4号线直线电机车辆

庞绍煌 高 伟

(广州市地下铁道总公司 广州 510030)

摘 要 通过对广州地铁4号线直线电机车辆的介绍,阐明直线电机车辆的技术性能和特点。关键词 广州地铁 直线电机 车辆技术

1 车辆及其主要技术规格

广州市轨道交通4号线直线电机车辆是由南车四方、川崎重工、伊藤忠联合体设计、制造的,每一列车由四节全动车组成。列车编组为A B B A,其中A 车为带司机室的车辆,B 车为不带司机室的车辆。

车辆由第三轨DC 1500V 供电,采用铝合金车体、径向柔性转向架、微机控制的电空架控的制动系统、空调机组系统、电动塞拉门系统、乘客广播和信息显示系统等世界先进技术。车辆采用直线电机牵引的交流传动系统;采用I GBT 元件和脉宽调制技术的牵引VVVF 逆变器,实现牵引和再生、电阻、高转差率、反接制动控制,正常状态可不使用机械制动。采用I GBT 元件的辅助逆变电源系统,实现对列车交流负载、直流负载供电及对蓄电池充电;采用微机网络通信控制的列车控制管理系统,实现列车的控制、故障诊断、子系统监控;设有ATC 装置,实现列车的自动保护、自动操作和自动监视;设有ATO 自动控制功能,其中单辆车的载客量为同类型车的世界之首,直线电机功率亦为同类车型之最。采用无线通信装置,实现与地面的通讯联络等,具有爬坡能力强、通过小曲线半径能力好低、噪声等优点。

线路条件:

最大坡度:正线60 ,车辆段70

最小平面曲线半径:正线R 150m,车辆段R 60m 供电电压:DC 1500V

受电方式:车辆段为柔性接触网

隧道内、高架线路区段为第三轨

收稿日期:20060116 修回日期:20060123

作者简介:庞绍煌,男,车辆中心副总经理,从事新线地铁车辆引进、

招投标和项目管理工作,p ang sha ohua ng@g zm tr .com

列车总长:71640mm

A 车长度:17600mm

B 车长度:16840mm 车体外部最大宽度:2890mm

车辆高度(轨面至车顶高、新轮):3625mm 转向架中心距:11140mm 车辆固定轴距:2000mm

车轮直径(采用整体辗钢车轮,新轮):730mm 车轮直径(半磨耗):690mm 车轮直径(全磨耗):650mm 轮对内侧距:1353 2mm 客室车门数量:3对/侧

客室车门的净开宽度:1400 4mm 客室车门的净开高度:1860 10mm 贯通道宽度:1300mm 贯通道高度:1900mm A 、B 车(空车):约29t /辆车辆载客量:

座位数量(全部纵向布置):A 车28座,B 车32座 A W 2:A 车218人,B 车243人 A W 3:A 车313人,B 车348人

列车动力性能(在额定负荷(AW2)、平直干燥轨道、额定供电电压情况下)

列车结构速度:100k m /h 列车最大运行速度:90k m /h

起动平均加速度(0~35km /h ):大于等于1.0m /s

2

在额定负荷(AW 2)下,全部动车工作时,4号线正线列车平均旅行速度大于等于52km /h

列车制动特性(在额定负荷(AW2)、平直干燥轨道、车轮半磨耗状态、额定供电电压情况下)

常用制动平均减速度:大于等于1.0m /s 2 紧急制动平均减速度:大于等于1.3m /s 2

车辆外形尺寸如图1和图2所示。

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2 车辆主要系统

2.1 车体

车体结构采用轻量化设计,整体承载结构,底架无中梁。车体采用大断面挤压铝型材全焊接结构,地板、车顶、侧墙、端墙采用隔热和隔音材料。每节车每侧设置3套电动塞拉门,列车中间车辆连接设有贯通通道。A 车司机室端采用全自动车钩,另一端为半永久车钩;B 车一端采用半永久车钩,另一端为半自动车钩。车钩后端部设有可复原的能量吸收功能的缓冲机构,A 车底架前端设防爬器。

2.2 转向架

采用庞巴迪的B M 3000型直线电机径向转向架。转向架采用高锰合金焊接构架内置布置方式,轮径全新为 730mm,以降低重心和重量。一系悬挂装置为金属橡胶弹簧弹支承的弹性定位装置,并具有利于曲线通过的轮对自导向功能;二系悬挂装置为空气弹簧带摇枕结构,并设有抗侧滚扭杆装置。

基础制动为外置式盘式制动,每根轴装备2个摩擦制动盘,每个制动盘配备1个盘式制动单元。盘式单元制动器安装于转向架端梁两侧。

直线电机采用三相直线感应电机(LI M ),冷却方式为自然冷却式,额定功率155k W 。每节车配置2台两轴径向转向架,每台转向架安装1台直线感应电机。直线电机悬挂于两轴箱的支撑横梁上,其悬挂高度不受一系簧空、重车高度变化、动挠度变化和橡胶弹簧蠕变的影响,能够保持直线电机与感应板的间隙保持相对稳定,其间隙可控制到9mm 。直线电机悬挂在支撑横梁的吊臂上,吊臂安装在支撑梁上,共有5个吊臂,形成直线电机5点悬挂。直线电机的运动通过吊臂传递给直线电机连接节点,这种设计的3个牵引连杆及5个吊臂杆可以承担纵向牵引力、制动力和垂向吸引力。直线电机悬挂系统设有4个调整机构及弹性装置,与一系簧互为独立的结构。

感应板结构采用爆炸焊方式将铝板焊在钢板上,宽度为360mm,铝质材料厚为7mm 。

2.3 牵引、电制动

主电路通过HB 和线路接触器连至输入电网,从电网获得电能。VVVF 逆变器将1500V 直流电压转换为驱动三相直线感应电机所需的三相交流电压,采用1台VVVF 逆变器向2台直线感应电动机供电的交流传动系统,直线电机控制方式为间接矢量控制方式。

VVVF 逆变器采用I GBT 元件和脉宽调制技术;VVVF 逆变器系统采用微机控制技术,并有诊断和故障信息储存功能。逆变器由I GBT 模块组成,能够实现变压变频控制,控制牵引电机的磁通量和转矩,使得列车速度能在一个很宽的范围内调节。它还能够实现牵引/再生、电阻、高转差率、反接制动操作和向前/向后操作,不需切换主电路,而是通过对滑差频率及输出相序的控制来实现。

2.4 辅助电源

辅助电源(SI V )将直流电压(DC 1500V )逆变成三相交流电压(AC 380V ),为空调、空压机、照明灯及控制电路等提供稳定的三相交流电压;直流输出电路将交流电压(AC 380V )整流成蓄电池与低压直流负载使用的DC 110V 电压。

每列车装有2台(组)辅助逆变器(DC /AC);每列车配备2台蓄电池充电机(AC /DC),产生DC 110V 直流电源,作为蓄电池充电和直流负载的电源;每列车装有2

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